还剩55页未读，
继续阅读
所属成套资源：全套2024届人教版高考化学一轮复习专题作业含答案
成套系列资料，整套一键下载
2024届人教版高考化学一轮复习专题十五生物大分子有机合成专题作业含答案
展开
这是一份2024届人教版高考化学一轮复习专题十五生物大分子有机合成专题作业含答案，共58页。试卷主要包含了化学与生活、生产密切相关，下列关于聚乳酸的说法正确的是，佩戴口罩能有效预防新冠疫情扩散等内容，欢迎下载使用。
专题十五 生物大分子有机合成
1.化学与生活、生产密切相关。下列说法错误的是( )
A.油脂可用于制造肥皂和油漆
B.棉花、麻和蚕丝的主要成分均为碳水化合物
C.甲酸具有较强的还原性,工业上可以作还原剂
D.蛋白质盐析是可逆的,可采用多次盐析来分离提纯蛋白质
答案 B 油脂是高级脂肪酸甘油酯,能够在NaOH溶液中水解生成高级脂肪酸钠(肥皂的主要成分)和甘油,油脂还可用于制造油漆,A项正确;蚕丝的主要成分是蛋白质,不是碳水化合物,B项错误;甲酸分子中含有醛基,具有较强的还原性,工业上可以作还原剂,C项正确;蛋白质的盐析是可逆的物理过程,采用多次盐析可以分离提纯蛋白质,D项正确。
2.科学家借助AI技术可以快速可靠地预测大多数蛋白质的三维形状。下列说法错误的是( )
A.α-氨基酸是构成蛋白质的结构单元
B.两个氨基酸分子脱水缩合可形成二肽
C.可利用氨基酸既能与酸反应又能与碱反应的性质对氨基酸进行分离
D.向蛋白质溶液中加入(NH4)2SO4浓溶液,能使蛋白质变性
答案 D 组成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸,A项正确;两个氨基酸分子通过脱水缩合形成的含有肽键的化合物叫做二肽,B项正确;氨基酸既能与酸反应又能与碱反应,通过调节pH可以使氨基酸发生反应生成盐,对氨基酸进行分离,C项正确;加入(NH4)2SO4浓溶液使蛋白质发生盐析,而不是变性,D项错误。
名师点拨 蛋白质盐析与变性的区别:盐析是向某些蛋白质溶液中加入某些可溶性盐(如氯化铵、氯化钠、氯化钾等)溶液后,降低了蛋白质的溶解度,使蛋白质从溶液中析出,加水可溶解;向某些蛋白质溶液中加入某些重金属盐,可以使蛋白质发生性质上的改变而失去生理活性,发生变性从溶液中析出的蛋白质加水不能溶解。
3.下列关于聚乳酸()的说法正确的是( )
A.在一定条件下能水解
B.有固定的熔、沸点
C.单体为HOCH2—CH2—COOH
D.聚合方式与聚乙烯相似
答案 A 链节中含有酯基,在一定条件下能发生水解反应,A项正确;该物质属于混合物,没有固定的熔、沸点,B项错误;聚乳酸为缩聚产物,只有一种单体,其单体为,C项错误;乳酸通过缩聚反应生成聚乳酸,乙烯通过加聚反应生成聚乙烯,聚合方式不同,D项错误。
4.核酸是生物体遗传信息的携带者,被誉为“生命之源”,下列说法不正确的是( )
A.五碳糖与磷酸、碱基之间通过分子间脱水形成核苷酸
B.核苷酸分子之间通过磷酯键形成核酸,反应类型为加聚反应
C.DNA是核酸中的一种,其对应的五碳糖为脱氧核糖
D.DNA分子两条链上的碱基按照形成氢键数目最多、结构最稳定的原则配对
答案 B 核苷酸分子之间脱水形成磷酯键聚合而成核酸,反应类型为缩聚反应,B项错误。
5.(2022福建厦门二模)北京冬奥会时“冰墩墩”和“雪容融”深受大家喜爱,它们是由PVC、PC、ABS和亚克力等环保材料制作而成。下列说法错误的是( )
A.PVC()的单体为氯乙烯
B.PC()中所有碳原子均可共面
C.ABS()
的单体之一苯乙烯能使溴水褪色
D.亚克力()可通过加聚反应制备
答案 B 是氯乙烯通过加聚反应得到的,故其单体为氯乙烯,A项正确;PC中与两个苯环相连的C原子为饱和碳原子,所有碳原子不可能共面,B项错误;由ABS的结构可知,其单体为CH2CH—CN、CH2CH—CHCH2、,苯乙烯中含有碳碳双键,能与Br2加成,使溴水褪色,C项正确;由亚克力的结构可知其单体为,单体通过加聚反应得到亚克力,D项正确。
6.一种自修复材料的结构和修复原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.该高分子材料所制容器不能用于盛放碳酸钠溶液
B.合成该高分子的两种单体均为乙酸乙酯的同系物
C.合成该高分子的每种单体的所有碳原子可能共面
D.图示高分子材料破坏及自修复过程不涉及化学键的变化
答案 B 该高分子材料中含有酯基,在碱性条件下能发生水解,故该高分子材料所制容器不能用于盛放碳酸钠溶液,A项正确;乙酸乙酯不含碳碳双键,该高分子两种单体均含有碳碳双键,与乙酸乙酯结构不相似,B项错误;合成该高分子的两种单体为CH2C(CH3)—COOCH3、CH2CH—COOCH2CH2CH2CH3,两种单体中双键碳原子及与其直接相连的碳原子一定处于同一平面,因单键能够旋转,所有碳原子可能共平面,C项正确;由题图可知,破坏及自修复过程中“—COOCH2CH2CH2CH3”基团之间没有化学键的变化,D项正确。
7.从天然有机物中可以获取工业生产所需的多种原料。下列说法不正确的是( )
A.由蛋白质水解可以获得氨基酸
B.由淀粉水解可以获得葡萄糖
C.由油脂水解可以获得丙三醇
D.由石油裂解可以获得乙酸
答案 D 石油裂解主要得到短链烯烃,如乙烯,D错误。
8.佩戴口罩能有效预防新冠疫情扩散。有关口罩的知识,下列说法正确的是( )
A.古人使用蚕丝巾遮盖口鼻,蚕丝巾的主要成分是蛋白质
B.医用口罩过滤层由聚丙烯熔喷布构成,熔喷布是天然高分子材料
C.一次性防尘口罩可防烟、雾,烟、雾的分散质是空气
D.氯气泄漏时,可戴上用NaCl溶液润湿过的口罩
答案 A 蚕丝巾的主要成分是蛋白质,A正确;聚丙烯是合成有机高分子材料,B错误;烟、雾的分散剂是空气,C错误;NaCl溶液不能与氯气反应,不能防止氯气中毒,D错误。
9.2021年9月24日《科学》杂志发表了我国科学家的原创性研究成果,首次在实验室实现从CO2到淀粉的全合成。其合成路线如下:
CO2①CH3OH
→ →
下列说法正确的是( )
A.步骤①发生的是化合反应
B.醇氧化酶和甲酰酶都属于酯类
C.DHA的分子式是C3H6O3
D.该途径所得淀粉属于天然有机高分子
答案 C CO2中C、O个数比为1∶2,而生成的CH3OH中C、O个数比为1∶1,根据原子守恒,反应中必然还有其他产物生成,故反应①不是化合反应,A错误;绝大多数酶都是蛋白质,不属于酯类,B错误;该途径得到的淀粉是人工合成的,不属于天然有机高分子,D错误。
10.高分子修饰指对高聚物进行处理,连接不同取代基改变其性能。我国高分子科学家对聚乙烯进行胺化修饰,并进一步制备新材料,合成路线如图:
下列说法正确的是( )
A.生成高分子b的反应为加聚反应
B.高分子c的水溶性比聚乙烯好
C.1 mol高分子b最多可与2 mol NaOH反应
D.a和氯气发生取代反应的一氯代物有4种
答案 B A项,聚乙烯与a中氮氮双键发生加成反应生成高分子b,错误;B项,高分子b中含有酯基,在碱性条件下水解生成高分子c,可推出高分子c中含有—OH、—NH—等,可与水形成氢键,提高了高分子c的水溶性,而聚乙烯难溶于水,正确;C项,一个高分子b中含有2n个酯基,则1 mol高分子b最多可与2n mol NaOH反应,错误;D项,a分子的结构对称,含有2种不同化学环境的氢原子,一氯代物有2种,错误。
11.化学与生产、生活和环境密切相关,下列有关说法中正确的是( )
A.糖类、蛋白质和油脂都属于营养物质,都能发生水解反应
B.通过煤的干馏、煤的气化和液化等物理变化后可以获得洁净的燃料和多种化工原料
C.利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料,实现“碳中和”
D.长征火箭上所用的碳纤维材料属于有机高分子材料
答案 C A项,糖类中的单糖不能发生水解反应,错误;B项,煤的干馏、煤的气化和液化都属于化学变化,错误;C项,利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料,可实现“碳中和”,正确;D项,碳纤维材料属于新型无机非金属材料,错误。
知识归纳
煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程,主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。煤可以直接液化,使煤与氢气作用生成液体燃料;煤也可以间接液化,一般是先转化为一氧化碳和氢气,然后在催化剂的作用下合成甲醇等。
12.蜡染技艺是中国非物质文化遗产之一,其制作工序包括棉布制板、画蜡(将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层)、蓝靛染色、沸水脱蜡、漂洗等。下列说法正确的是( )
A.“制板”用的白棉布,主要成分为合成纤维
B.“画蜡”过程中主要发生了化学变化
C.“画蜡”用的蜂蜡,是一种混合物,无固定熔点
D.“染色”用的蓝靛,属于有机高分子化合物
答案 C A项,“制板”用的白棉布的主要成分为天然纤维,错误;B项,“画蜡”是将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层,不涉及化学变化,错误;C项,蜂蜡是一种混合物,无固定熔点,正确;D项,由蓝靛的结构简式可知,其不是高分子化合物,错误。
13.醋酸苯甲酯()可以从茉莉花中提取,也可用如下路线合成,同时生成了尿不湿的主要成分:
已知:①CH2 CH—OH不稳定,自发转化为CH3CHO。
②在Cat.b/THF中,醇与酯会发生催化酯基交换反应:RCOOR+R'OH RCOOR'+ROH。
请回答下列问题:
(1)D中的含氧官能团名称为 ,反应①的反应类型为 。
(2)E与F反应生成醋酸苯甲酯和尿不湿的化学方程式为 。
(3)G的相对分子质量比醋酸苯甲酯大14,且为醋酸苯甲酯的同系物,它有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体共有 种,写出其中一种核磁共振氢谱有5组峰,且蜂面积之比为1∶6∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式 。
①含有苯环;②苯环上有三个取代基;③既能发生水解反应,又能发生银镜反应。
(4)根据上述信息,设计由乙酸乙酯和4-甲基苯酚为原料,制备的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1)酯基 加成反应
(2)n++n
(3)16 、
(4)
解析 由A的分子式可推出A为,在催化剂作用下与H2O反应生成B,则B为CH3CHO;CH3CHO在催化剂的作用下与氧气反应生成C,C为CH3COOH;由D的分子式可知,与CH3COOH在催化剂的作用下发生加成反应生成D,由反应③、④和已知信息②可推出E为,F为,则D为CH2 CHOOCCH3。
(1)D的结构简式为CH2 CHOOCCH3,其中的含氧官能团为酯基;反应①为与CH3COOH在催化剂的作用下发生加成反应生成CH2 CHOOCCH3。
(3)G的相对分子质量比醋酸苯甲酯大14,且为醋酸苯甲酯的同系物,G的同分异构体既能发生水解反应,又能发生银镜反应,说明含有甲酸酯基,并且苯环上有三个取代基,取代基可以是2个—CH3和1个—CH2OOCH,有6种结构;也可以是—CH3、—CH2CH3、—OOCH,有10种结构,共16种。其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为1∶6∶2∶2∶1(说明有两个—CH3)的同分异构体的结构简式为、。
(4)在光照条件下与氯气发生取代反应生成,与氢氧化钠溶液共热发生水解反应后酸化得到,与CH3COOCH2CH3发生已知信息②的反应生成,据此写出合成路线。
14.化合物H是科学家正在研制的一种新物质,其合成路线如下:
已知:
(1)化合物A的分子式为 ,分子中最多有 个原子在同一个平面。
(2)化合物B的官能团名称为 。
(3)写出化合物G的结构简式 。
(4)反应⑤的化学方程式为 。
(5)反应类型:① ,⑦ 。
(6)化合物I是D的同分异构体,满足下列条件的I有 种(不考虑立体异构)。
ⅰ.1 mol I与足量NaHCO3溶液反应最多产生标准状况下气体44.8 L
ⅱ.苯环上有3个取代基,2个氯原子直接连在苯环上相邻位置
(7)参照上述合成路线,写出以1,4-丁二醇和甲醇为原料的合成的路线(无机试剂任选,注明反应条件)。
答案 (1)C8H8Cl2 14 (2)羧基、碳氯键 (3)
(4)+O2+2H2O
(5)氧化反应 取代反应 (6)6
(7)
解析 根据合成路线可知,发生氧化反应生成,在加热条件下脱去水生成,与甲醇反应生成,在LiAlH4作用下转化为,在铜作催化剂条件下与氧气发生催化氧化反应生成,与H2O2发生已知信息中的反应生成(G),在酸性条件下与ROH发生取代反应生成。
(1)根据化合物A的结构可知,其分子式为C8H8Cl2。A的分子结构中含有苯环(平面结构),则A分子中最多有14个原子共平面。
(2)根据化合物A的结构可知,其分子中的官能团为羧基、碳氯键。
(6)1 mol I与足量碳酸氢钠溶液反应最多产生标准状况下气体44.8 L,说明1个I分子中含有2个羧基,且其苯环上有3个取代基,2个氯原子直接连在苯环上相邻位置,所以I的结构可以视作(结构中含有两种不同化学环境的氢)中苯环上的氢原子被、、取代,所得结构共有6种。
(7) 结合题给合成路线可知,被酸性KMnO4溶液氧化生成,在加热条件下脱去水生成,与甲醇反应生成。
15.有机物F对新型冠状肺炎有治疗作用。F的合成路线如下图所示,分子中Ar表示芳香基。
C8H8O3C
已知:RCOCH3+R'COCl RCOCH2COR'+HCl
(1)X的化学名称为 。
(2)E→F的反应类型是 ,D中含氧官能团的名称为 。
(3)写出C的结构简式: 。
(4)写出A→B的化学方程式: 。
(5)某芳香族化合物K与C互为同分异构体,则符合下列条件的K的结构简式为 。
①与FeCl3溶液发生显色反应
②可发生水解反应和银镜反应
③核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1
(6)请以丙酮(CH3COCH3)和为原料,参照题中所给信息设计合成的路线(其他试剂任选)。
答案 (1)对苯二酚(1,4-苯二酚)
(2)加成反应 羟基、羰基
(3)
(4)+CH3COCl+HCl
(5)
(6)CH3COCH3
解析 (2)由E、F的结构简式可知,E→F发生的是碳碳双键的加成反应;由D的结构简式可知D中含氧官能团的名称为羟基和羰基。
(3)由C的分子式,结合B的结构简式及B→C的反应条件可知,B→C是B在NaOH溶液中发生水解反应后用H2SO4酸化得到C()和CH3COOH。
(4)A→B为与CH3COCl发生取代反应生成和HCl。
(5)C的芳香族同分异构体K可与FeCl3溶液发生显色反应,可发生水解反应和银镜反应,说明分子中含有的官能团为酚羟基和—OOCH,符合核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1的结构简式为。
(6)由已知信息反应可知,CH3COCH3在碳酸钾作用下与发生取代反应生成,仿照D→E的反应,在乙酸和乙酸钠作用下转化为,与溴水发生加成反应生成。
16.肉桂硫胺(I)是抗击新型冠状病毒的潜在药物,其合成路线如下:
已知:
回答下列问题:
(1)H的分子式为 ,D中官能团的名称为 。
(2)F的结构简式为 ,G反应生成H的反应类型是 。
(3)B反应生成C的化学方程式是 。
(4)有机物J的相对分子质量比E大14,符合下列条件的J的同分异构体有 种。
a.苯环上有两个取代基;
b.水解产物遇到FeCl3溶液显紫色;
c.除苯环外无其他环状结构。
其中核磁共振氢谱显示有5组吸收峰,且峰面积比为1∶2∶2∶2∶3的同分异构体的结构简式为 。
(5)参照化合物I的合成路线和以下信息,设计由苯和乙酸为起始原料制备乙酰苯胺()的合成路线(无机试剂和有机溶剂任选)。
已知:RNO2 RNH2
答案 (1)C11H18N2S 羟基、羧基
(2) 取代反应
(3)2+O22+2H2O
(4)15 或或
(5)
解析 A在氢氧化钠溶液、加热条件下发生水解反应生成B(),B中醇羟基发生催化氧化反应得到C,C与HCN发生加成反应后酸化,—CN转化为—COOH,D中醇羟基发生消去反应得到E,E发生已知信息的第一步反应得到F(),G发生取代反应得到H,H和F发生已知信息的第二步反应得到I。
(4)有机物J的相对分子质量比E大14,即多了一个“CH2”,其同分异构体含有苯环且除苯环外不含其他环状结构,苯环上有两个取代基,水解产物遇到FeCl3溶液显紫色,说明水解后有酚羟基,符合条件的取代基有CH3COO—、,—CH3、,HCOO—、,HCOO—、,HCOO—、,各有邻、间、对3种位置,故共15种;其中核磁共振氢谱显示有5组吸收峰,且峰面积比为1∶2∶2∶2∶3的同分异构体的结构简式为或或。
(5)苯先发生硝化反应生成硝基,再结合本问中已知信息,将硝基还原为氨基,得到;乙酸与SOCl2发生类似题给路线中E→F的反应,得到CH3COCl;继而发生类似F+H→I的反应得到。
17.阿帕鲁胺是一种治疗前列腺癌的药物,其一种合成路线如图所示:
回答下列问题:
(1)②的反应类型为 ,④的反应类型为 。
(2)B中含氧官能团的名称为 。
(3)③的化学方程式为 。
(4)D的结构简式为 。
(5)芳香化合物Q与A互为同分异构体,且Q与A具有相同的官能团,则Q可能的结构有 种,其中核磁共振氢谱仅有三组峰的结构简式为 (写一种)。
(6)参照上述合成路线,设计由和为原料合成的路线(其他无机试剂任选)。
答案 (1)取代反应 还原反应 (2)硝基、羧基
(3)+CH3NH2+HCl
(4) (5)16 或
(6)
解析 由题中合成路线可知,A中甲基被酸性KMnO4溶液氧化生成羧基得到B,B的结构简式为;B中羧基和SOCl2发生取代反应生成,中氯原子被—NHCH3取代生成C,C的结构简式为;D的化学式为C7H4N3F3,比较反应⑥中已知反应物与生成物的结构简式,可知反应D的结构简式为。
(5)芳香化合物Q与A互为同分异构体,且Q与A具有相同的官能团,则Q分子中含有氟原子和硝基。如果苯环上有1个取代基:—CHF(NO2),共1种情况。如果苯环上有2个取代基,可以为—F、—CH2NO2或—NO2、—CH2F,均有邻、间、对3种情况。如果苯环上有3个取代基:—CH3、—NO2、—F;若—CH3、—NO2处于邻位,—F有4种情况;若—CH3、—NO2处于间位,—F有4种情况;若—CH3、—NO2处于对位,—F有2种情况。除去A本身,则Q可能的结构有16种。其中核磁共振氢谱仅有三组峰,说明其结构对称性很高,且应该含有2个取代基,为—F、—CH2NO2或—NO2、—CH2F,二者处于对位,故可写出结构简式。
(6)分析原料和产物可知,首先要在苯环上引入硝基,苯和浓硝酸在浓硫酸、加热条件下发生取代反应生成硝基苯,然后加入铁粉、HCl还原为氨基苯,氨基苯再与发生类似题给流程中反应⑥的反应生成目标产物。
18.某研究小组以物质A和乙烯为原料,按如图路线合成用于治疗冠心病及高血压的药物尼群地平。
已知:① R—CHO+H2O
②R1CHO++无机小分子
③2
+ROH
请回答下列问题:
(1)物质H中官能团的名称是 。
(2)反应Ⅲ的反应类型为 。
(3)下列说法正确的是 。
A.反应Ⅰ需要用FeCl3作催化剂
B.化合物C能发生银镜反应
C.D分子中所有碳原子共平面
D.尼群地平的分子式是C18H19N2O6
(4)写出D+H→E的化学方程式: 。
(5)化合物X是化合物D的同系物,相对分子质量比化合物D大14,同时符合下列条件的化合物X的所有同分异构体共 种,写出其中一种能直接氧化得到醛的结构简式: 。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②核磁共振氢谱显示分子中有4种氢原子;
③红外光谱表明分子中含键,无O—O键、C—O—C键。
(6)设计以乙醇为原料合成H的路线(用流程图表示,无机试剂任选)
答案 (1)羰基、酯基
(2)取代反应
(3)BC
(4)++H2O
(5)4 (或)
(6)C2H5OH CH3COOHCH3COOCH2CH3
解析 由A→D的合成路线,可知A中含有苯环,结合其分子式得出A为,A与氯气发生取代反应生成B(),B发生水解反应后脱水生成C(),苯甲醛发生取代反应生成D,D与H发生已知信息②中的反应生成E(),E与反应生成F。
(3)A项,反应Ⅰ是甲苯中甲基上的氯代反应,需要光照条件,错误;B项,化合物C为,含有醛基,能发生银镜反应,正确;C项,苯环为平面结构,故D分子中所有碳原子共平面,正确;D项,尼群地平的分子式是C18H20N2O6,错误。
(5)化合物X是化合物D的同系物,相对分子质量比化合物D大14,即多1个“CH2”,X的同分异构体满足条件:①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②核磁共振氢谱显示分子中有4种氢原子,说明存在对称结构;③红外光谱表明分子中含键,无O—O、C—O—C键,因此其含有的官能团可能为—CH2CN、3个酚羟基,或者—CN、—CH2OH、2个酚羟基,符合条件的同分异构体有、、、,共4种,其中能直接氧化得到醛的结构简式为、。
(6)由已知信息③可知,乙酸乙酯在乙醇钠条件下发生取代反应可生成,乙醇被酸性KMnO4溶液氧化生成乙酸,乙酸与乙醇发生酯化反应可生成乙酸乙酯,据此设计合成路线。
19.化合物E是合成抗癌药帕比司他的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中采取sp2杂化的碳原子数目是 。
(2)A→B中有一种分子式为C8H10O2的副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(3)已知B→C的反应有中间体X生成,中间体X的分子式为C11H12O6。B→X的反应类型为 。
(4)D的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①分子中含有苯环,且不同化学环境的氢原子个数比为1∶1;
②1 mol该物质最多能与4 mol NaOH反应。
(5)肉桂酸苄酯()是一种天然香料。写出以和CH2(COOH)2为原料制备肉桂酸苄酯的合成路线(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)8 (2)
(3)加成反应 (4)
(5)
解析 (1)A分子中苯环和醛基上的碳原子均采取sp2杂化,共有8个。(2)A→B为A中一个醛基被还原,由副产物的分子式可确定A中另一个醛基也可以被还原,结构简式为。(3)B中醛基先与CH2(COOH)2中亚甲基上的H原子发生加成反应得到X(),然后发生脱羧基和羟基的消去反应得到C。(4)由条件①知,D的一种同分异构体分子中含苯环,且该分子中有两种不同化学环境的H原子,个数比为1∶1,则该分子结构高度对称;由D的结构简式知,该同分异构体的分子式为C11H12O3,除苯环外,还有2个不饱和度;由条件②知1 mol同分异构体最多能与4 mol NaOH发生反应,则应为碳酸酯,另外苯环上还含有4个甲基,则其结构简式为。(5)采用逆合成法:中存在酯基,可以由和发生酯化反应生成;可以由水解得到;仿照流程B→C的反应,中羟基氧化得到醛基,继续与CH2(COOH)2在催化剂、吡啶、加热条件下反应生成。
思维建模 有机逆合成法思维建模
逆合成法分析思路:
设计合成路线:
20.有机物K是一种用于治疗呼吸道阻塞性疾病药物的中间体,其一种合成路线如下:
(1)有机物C的分子式为C11H13NO3,写出C的结构简式: 。
(2)H→I的反应为加成反应。写出H的结构简式: 。
(3)从合成路线看,设计A→B反应的目的是 。
(4)E的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
Ⅰ.分子中含有苯环;
Ⅱ.能发生水解反应,完全水解后得到3种有机产物,经酸化后3种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子。
(5)请设计以、H5C2OOCCOOC2H5为原料制备的合成路线(无机试剂及有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)
(2)
(3)保护酚羟基,防止其与(CH3CO)2O反应
(4)
(5)
解析 (1)A与(CH3)2SO4发生取代反应生成B,B与(CH3CO)2O发生取代反应生成C,C的分子式为C11H13NO3,C在NaH、DMF存在下与C2H5Br反应生成D,结合A、D的结构简式可推知B为,C为。(2)G与HBr发生取代反应得到H,H再与发生加成反应得到I,则H为。(3)由合成路线可知,A→B反应可保护酚羟基不与(CH3CO)2O反应。(4)E的结构简式为,其同分异构体含有苯环,能发生水解反应,且完全水解后得到3种有机产物,经酸化后3种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子,则分子中含有酯基和肽键,该同分异构体的结构简式为。(5)可将与H2O在催化剂、加热的条件下发生加成反应生成,发生催化氧化反应得到,仿照D→E,发生取代反应生成,仿照J→K,与H5C2OOCCOOC2H5反应得到,在酸性条件下水解即可得到。
21.化合物F是合成一种镇痛药物的重要中间体,其合成路线如图:
注:Ts—为。
(1)A分子中采取sp3杂化的碳原子数目是 。
(2)设计“B→C”步骤的目的是 。
(3)可用于鉴别B和C的常用化学试剂为 。
(4)F的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①分子中含有苯环;②能发生银镜反应;③核磁共振氢谱中有3个吸收峰。
(5)已知: RCHO+。请设计以为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)4
(2)保护酚羟基,防止I2将其氧化
(3)FeCl3溶液
(4)或
(5)
解析 CH3Cl与Mg在乙醚溶剂中发生反应生成CH3MgCl,CH3MgCl与发生羰基加成反应后再水解得到A(),A分子先消去再加成生成B(),B发生酚羟基的取代反应生成C(),C与碘单质发生取代反应生成D(),D在碱性条件下发生取代反应生成E(),E与发生取代反应生成F()。
(1)单键碳原子为sp3杂化,由A的结构简式可知其含有4个单键碳原子。
(2)由流程可知B→C的过程中将酚羟基转化成—OTs,D→E的过程中又将—OTs转化成了酚羟基,这是为了防止与碘单质发生反应时将酚羟基氧化,对其进行保护。
(3)根据B中含有酚羟基,C中不含,可用氯化铁溶液检验B中的酚羟基,从而区分B和C。
(4)能发生银镜反应,说明结构中存在醛基,核磁共振氢谱中有3个吸收峰,其中一种为醛基中的氢,结合F的结构可知该同分异构体中存在多个对称的甲基结构,由此可得出符合条件的结构:或。
(5)可由发生类似流程中A到B的转化得到,可由2分子在THF、0 ℃条件下生成,可由与Mg在乙醚溶剂中反应得到,可由发生已知信息中的反应得到,可由发生消去反应得到。
22.化合物F是一种药物中间体,其合成路线如下:
(1)E分子中sp3杂化的碳原子数目为 。
(2)E→F分两步进行,反应类型依次为加成反应、 。
(3)A→B的反应过程中会产生一种与B互为同分异构体的副产物,写出该副产物的结构简式: 。
(4)F的一种同分异构体同时满足下列条件,写出其结构简式: 。
①分子中含有苯环;
②分子中含有3种化学环境不同的氢原子。
(5)设计以为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)7 (2)消去反应
(3) (4)
(5)
解析 (1)E分子中的饱和碳原子均为sp3杂化,数目为7。(2)E中醛基先发生加成反应得到,然后羟基发生消去反应得到F。(3)对比A和B的结构简式,A中碳氧键断裂,如图,O原子结合一个H原子,C原子结合生成B;若断裂另一侧碳氧键,如图,可得副产物的结构简式为。(4)F的分子式为C9H12O3,不饱和度为4,F的一种同分异构体同时满足:①分子中含有苯环,则其余3个碳原子均为饱和碳原子;②分子中含有3种化学环境不同的氢原子,说明分子结构高度对称,则可写出符合条件的同分异构体。(5)目标产物可以由和通过酯化反应生成,可以由发生催化氧化反应生成,根据D→E可知,原料经类似的反应可以得到和,根据E→F可知,在KOH存在下可以生成,再与氢气发生加成反应可得。
名师点睛 合成路线题解题步骤
①对比反应物与生成物异同;②将产物做适当的切割(得中间体);③对比原料与中间体之间的异同;④若不能用已学知识直接合成中间体,则要根据中间体的特征在题给合成路线中找隐含步骤;⑤根据分析设计并写出合成路线流程图(注意官能团的引入顺序及定位效应)。
23.G是制备那韦类抗HIV药物的关键中间体,其合成路线如下:
注:Boc为、Bn为
(1)A分子中采取sp3杂化的原子数目是 。
(2)G的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①含苯环,且能发生银镜反应;
②分子中含有3种不同化学环境的氢。
(3)B→C的反应类型为 。
(4)固体物质A的熔点比它的一种同分异构体H()的熔点高得多,其原因是
。
(5)写出以为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和两碳以下的有机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)4
(2)或
(3)取代反应
(4)固体物质A分子间易形成离子键,熔点升高;同分异构体H易形成分子间氢键,熔点升高,但熔点:离子晶体>分子晶体
(5)
解析 (1)中标“”的原子为sp3杂化。(2)G分子除苯环外,不饱和度为2,还含有9个碳原子、3个O原子、1个N原子。条件①说明G的同分异构体中含有苯环且含有醛基或甲酸形成的酯基(含有1个不饱和度),由条件②知还剩余的8个碳原子应在苯环上位于对称位置,则含有的取代基为—C(CH3)3,该取代基中只有一种等效氢,还缺1个不饱和度,则可能含有的取代基为硝基,所以该同分异构体分子中含有醛基,而不是酯基。硝基与醛基位于苯环的对位,两个—C(CH3)3结构位于苯环的对称位置上。(3)B→C的反应为氨基上的H原子与BnBr中—Bn发生取代反应生成C和HBr。(4)A中含有氨基和羧基,分子间可以形成离子键后熔点升高;H中氨基和羟基可以形成分子间氢键,虽然使其熔点升高,但离子晶体熔点远大于分子晶体。(5)运用逆合成法设计合成路线。可以由与HCOOH发生酯化反应得到。原料含有醛基,发生类似题给合成路线中D→E的反应可生成,羟基可以催化氧化生成羰基,氯原子可以水解生成羟基,从而得到。
知识归纳
24.罂粟碱是一种异喹啉型生物碱,其盐酸盐可用于治疗脑血栓、肢端动脉痉挛等。罂粟碱的合成方法如下:
(1)D分子中采用sp2杂化的碳原子数目为 。
(2)D→E的转化属于 反应(填反应类型)。
(3)E和F发生取代反应生成G的同时有HCl生成,则F的结构简式是 。
(4)E的同分异构体有多种,写出一种符合下列要求的同分异构体X的结构简式: 。
Ⅰ.含氧官能团种类与D相同;
Ⅱ.核磁共振氢谱图中有4个吸收峰;
Ⅲ.属于芳香族化合物,苯环上一取代物有2种。
(5)已知:(R、R'为烃基)。根据已有知识并结合相关信息,写出以乙醇为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
CH3CH2OH ?CH2—CH2?。
答案 (1)7 (2)取代 (3)
(4)或
(5)
解析 (1)D分子中苯环和羧基中的碳原子均采用sp2杂化,故采用sp2杂化的碳原子数目为7。(2)D→E是SOCl2中的—Cl取代中的—OH生成。(3)比较E和G的结构简式,可知E与F发生取代反应生成G和HCl,则F的结构简式为。(4)根据E的结构简式知,除苯环外不饱和度为1;结合条件,含氧官能团种类与D相同,即X中含醚键和羧基;核磁共振氢谱图中有4个吸收峰,即分子中有4种等效氢;属于芳香族化合物,苯环上一取代物有2种,即苯环上有2种等效氢,考虑取代基位于对位,所以符合条件的X的结构简式为或。(5)以乙醇为原料制备,可以将乙醇与HBr反应生成溴乙烷,溴乙烷与KCN发生类似B→C的反应得到CH3CH2CN,再将乙醇氧化得到乙醛,用CH3CH2CN与CH3CHO发生已知信息中的反应得到,酸性条件下水解即得目标产物。
25.双酚A( )可用于制造多种高分子材料。现有如图转化关系:
→
双酚A 聚碳酸酯
(1)双酚A中含氧官能团名称为 。
(2)有机物Y中含碳的质量分数为60%,含氧的质量分数是氢质量分数的2倍,核磁共振氢谱中有3组峰,则Y的结构简式为 。
(3)写出Y→Z的化学方程式: 。
(4)下列说法中正确的是 (填序号)。
①双酚A的分子式为C9H14O2
②双酚A最多能与2 mol Br2发生苯环上的取代反应
③M的同分异构体(不含M)共有3种
④Y能发生消去反应、取代反应、氧化反应
(5)写出由苯酚与X反应制取双酚A的化学方程式: 。
(6)制取双酚A的原料还可以是,该有机物含有苯环的同分异构体有 种(不含该有机物),写出其中苯环上只有一种氢原子的同分异构体的结构简式: 。
(7)写出由双酚A制取聚碳酸酯的化学方程式: 。
答案 (1)(酚)羟基
(2)
(3) CH2CH—CH3↑+H2O
(4)③④
(5)2+
+H2O
(6)7
(7)n+ n+(2n-1)HCl
解析 (2)由双酚A的结构简式逆推,X中含有3个碳原子,X和氢气发生加成反应的产物Y中含碳的质量分数为60%,则可推知Y的相对分子质量是60,含氧的质量分数是氢质量分数的2倍,则Y的分子式为C3H8O,核磁共振氢谱中有3组峰,则Y是2-丙醇,其结构简式是,X是丙酮;2-丙醇在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成丙烯(Z);丙烯和Br2/CCl4发生加成反应生成1,2-二溴丙烷(M)。
(3)根据反应条件浓硫酸、加热,结合Y的结构简式推知,Y→Z 发生的是消去反应,据此可写出化学方程式。
(4)①由双酚A的结构简式知,其分子式为C15H16O2,错误;②双酚A中只有连有酚羟基的碳原子的邻位碳原子上的氢原子能被取代,故1 mol 双酚A最多能与4 mol Br2发生苯环上的取代反应,但本题并未给出双酚A的物质的量,无法计算,错误。
(6)含有苯环的同分异构体有如下几种情况:当含有1个取代基(—CH2CH2CH3)时,有1种结构;当含有2个取代基(—CH2CH3、—CH3)时,有邻、间、对3种结构;当含有3个取代基(3个—CH3)时,有3种结构,则符合条件的同分异构体有7种;苯环上只有一种氢原子的同分异构体的结构简式为。
26.有机物H是合成雌酮激素的中间体,一种由A制备H的工艺流程如图:
已知:Ⅰ.
Ⅱ.R—COOHRCOCl(其中R为烃基或氢原子)。
回答下列问题:
(1)H中官能团的名称为 。
(2)C→D的反应类型为 。
(3)E的分子式为 ;G的结构简式为 。
(4)写出B→C的化学方程式: 。
(5)E的同分异构体中,满足下列条件的有 种(不含立体异构)。
①苯环上有2个取代基;
②能与FeCl3溶液发生显色反应;
③能发生银镜和水解反应。
其中核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为 。
(6)参照上述合成路线,设计以甲苯为起始原料制备的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1)醚键、(酮)羰基 (2)还原反应
(3)C10H12O3
(4)+HNO3(浓)+H2O
(5)15
(6)
解析 (2)B与浓硝酸、浓硫酸混合加热发生硝化反应生成C,根据C的分子式以及B和D的结构简式,可知C的结构简式为,C与Zn、HCl发生还原反应,—NO2被还原为—NH2得到D,故C→D的反应类型为还原反应。
(3)E发生题给已知Ⅰ的反应,然后酸化可得F(),F与SOCl2发生题给已知Ⅱ的反应生成G()。
(5)E的同分异构体中,满足下列条件:①苯环上有2个取代基;②能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;③能发生银镜和水解反应,说明分子中含有甲酸形成的酯基,则其2个取代基中除酚羟基外,另一个取代基可能是HCOOCH2CH2CH2—、HCOOCH(CH3)CH2—、HCOOCH2CH(CH3)—、HCOOC(CH3)2—、HCOOCH(CH2CH3)—,共5种不同的情况,该取代基与酚羟基在苯环上的位置有邻、间、对3种,故满足条件的E的同分异构体有3×5=15种。其中核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为。
(6)由甲苯制取时,首先是被酸性KMnO4溶液氧化为,与SOCl2发生取代反应生成,该物质与(CH3)2CuLi发生取代反应生成,据此写出合成路线。
27.化合物M是一种新型有机酰胺,在工业生产中有重要作用。以有机物A、乙烯和苯等为原料合成M的路线如下:
已知:ⅰ)RCHO+R'CH2CHO
ⅱ)R—NO2 R—NH2
ⅲ)+‖
回答下列问题:
(1)已知A是一种烃的含氧衍生物,核磁共振氢谱显示只有一组峰,可发生银镜反应,A的名称是 。
(2)C的结构简式为 。
(3)写出D与足量的银氨溶液发生反应的离子方程式: 。
(4)苯→G、G→H的反应类型分别是 。
(5)符合下列条件的有机物有 种(不包含立体异构)。
①与E互为同系物,且比E的相对分子质量多14
②含一个六元环
其中核磁共振氢谱只有五组峰的有机物的结构简式为 。
(6)参照上述合成路线,以乙烯、乙醇为原料,设计制备的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1)乙二醛 (2)
(3)+4[Ag(NH3)2]++4OH-+2NH4++4Ag↓+6NH3+2H2O
(4)取代反应、还原反应
(5)17
(6)
解析 (1)A的核磁共振氢谱显示只有一组峰,A可发生银镜反应,与CH3CHO在NaOH溶液、加热条件下发生题给已知ⅰ)的反应生成,推知A的结构简式为OHC—CHO,其名称为乙二醛。(2)B与CH2CH2反应生成C,根据C的分子式并结合题给已知ⅲ),推知C的结构简式为。(4)苯与浓硝酸、浓硫酸共热发生硝化反应(取代反应)生成(G),G发生题给已知ⅱ)的反应生成(H),发生了加氢去氧的还原反应。(5)E的分子式为C8H12O4,根据E→F的反应条件及F的结构简式推知,E的结构简式为,与E互为同系物且比E的相对分子质量多14,符合题意的有机物的分子式为C9H14O4,根据E的结构简式知,其含有2个—COOH和1个六元环,则符合题意的有机物的六元环的侧链可能有:①只有1个侧链,为—CH(COOH)2,只有1种;②有两个侧链,为—COOH和—CH2COOH,两个侧链有同、邻、间、对四种位置,共4种;③有三个侧链,为2个—COOH和1个—CH3,2个—COOH有同、邻、间、对四种位置,1个—CH3的取代位置依次有3、3、4、2种,共有3+3+4+2=12种,则符合题意的有机物有1+4+12=17种;其中核磁共振氢谱只有五组峰的结构简式为。(6)对比分析与CH2CH2、CH3CH2OH的结构简式,知可用题给已知ⅰ)构建碳骨架,采用逆推的思维,要获得目标产物,则需要CH3CHO和OHC—CHO,CH3CH2OH发生催化氧化反应生成CH3CHO;CH2CH2与Br2发生加成反应生成BrCH2CH2Br,BrCH2CH2Br发生水解反应生成HOCH2CH2OH,HOCH2CH2OH发生催化氧化反应生成OHC—CHO,最后OHC—CHO、CH3CHO在NaOH溶液、加热条件下反应生成。
28.化合物G可以作为一种容易衍生化的含氨杂环母核,对于开发该杂环类活性生物分子库具有重要的价值,可广泛应用于化工材料、有机颜料以及生物医药等领域。G的合成路线设计如图:
已知克莱森重排反应:
回答下列问题:
(1)A的官能团名称为 ,上述合成路线中除最后一步外,其余的反应类型相同,均为 反应。
(2)B的结构简式为 ;生成D的反应中,KOH可提高反应物的转化率,原因是 。
(3)生成F的化学方程式为 。
(4)C的芳香异构体中,苯环上只有一个取代基的共有 种(不考虑立体异构)。
(5)以和为主要原料设计合成邻丁子香酚(),写出合成路线(其他试剂任选)。
答案 (1)碳碳双键、羟基 取代
(2) KOH可以中和HBr,使平衡正向移动
(3)+H2N—COOC(CH3)3+2HBr (4)4
(5)
解析 (2)对比分析A、C、D的结构简式可知,A与HBr发生取代反应生成B,则B的结构简式为,B与C发生取代反应生成D和HBr,加入KOH可以中和生成的HBr,使反应正向进行,从而提高反应物的转化率。(3)对比分析E和G的结构简式可知,F为,由此可写出生成F的化学方程式。(4)C的芳香异构体中,苯环上只有一个取代基,则该取代可能为—CH2CH2OH、—CH2OCH3、—OCH2CH3、—CH(OH)CH3,因此共有4种同分异构体。(5)可在浓硫酸加热条件下发生醇的消去反应生成,与发生取代反应生成,发生题给已知中的克莱森重排反应生成。
名师点睛 有机反应中加无机物,则该无机物要么是该反应的催化剂,提高反应速率;要么就是能够与某一种有机产物反应,使平衡正向移动,从而提高反应物的转化率。
29.化合物G是防晒剂的有效成分,其合成路线如下:
已知:++R″—OH
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 ,G中所含官能团的名称为 。
(2)反应①的反应类型为 。
(3)D是酯类物质,物质C的结构简式为 。
(4)反应④的化学方程式为 。
(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X的结构只含一个环,核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶1∶1。X可能的结构有 种,写出两种可与FeCl3溶液发生显色反应的X的结构简式 。
(6)写出以和为原料制备化合物的合成路线(其他无机试剂任选)。
答案 (1)甲苯 (酮)羰基、醚键
(2)取代反应
(3)
(4)++CH3COOH
(5)6 、
(6)
解析 由F、G的结构简式结合题给已知,可推知D为,依据反应③的转化条件,逆推C为,B为,A为甲苯,由F的结构简式及E的分子式可知E为。(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X的结构只含一个环,核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶1∶1。X可能的结构有6种,、、
、、、
;酚类可与FeCl3溶液发生显色反应。(6)和为原料制备化合物,首先和水发生加成反应生成2-丁醇,2-丁醇发生氧化反应生成CH3COCH2CH3,CH3COCH2CH3发生题给已知中的反应生成目标产物。
30.非索非那定(F)可用于减轻季节性过敏性鼻炎引起的症状,其合成路线如下(其中—R为):
(1)A的名称是 。C中含氧官能团的名称是 。
(2)D的结构简式是 。
(3)流程图中属于还原反应的是 (填数字编号)。
(4)反应②的化学方程式是 。
(5)G是B的同系物,分子式为C8H8O2,G的结构有 种。其中,核磁共振氢谱吸收峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1的结构简式是 。
(6)已知:,请以丙酮(CH3COCH3)、乙醇为原料制备A,写出相应的合成路线流程图(无机试剂任选)。
答案 (1)甲基丙烯酸乙酯 羰基、酯基
(2)
(3)⑤
(4)++HCl
(5)6
(6)
解析 对比分析A、C的结构简式,结合A→B的反应条件,推知,A与苯发生加成反应生成B,B的结构简式为;同理分析C与E的结构简式,推知C与发生取代反应生成D,故D的结构简式为;D在NaOH溶液中发生酯基的水解,酸化后得到E,E再发生还原反应得到F,综上分析,反应①为加成反应,反应②③为取代反应,反应④为水解反应,反应⑤为还原反应。
(5)G是B的同系物,分子式为C8H8O2,当G的苯环只有1个取代基时,取代基可为—CH2OOCH、—OOCCH3、—COOCH3,共有3种结构;当G的苯环有2个取代基时,取代基为—CH3和—OOCH,有邻、间、对3种结构,因此G的结构共有6种。其中,核磁共振氢谱吸收峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1的结构简式是。
(6)以丙酮(CH3COCH3)、乙醇为原料制备,结合已知信息和题干合成路线,可先将丙酮(CH3COCH3)与HCN发生加成反应生成,再水解得到,与CH3CH2OH在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应生成,在浓硫酸加热的条件下发生消去反应即可得到A()。
专题十五 生物大分子有机合成
1.化学与生活、生产密切相关。下列说法错误的是( )
A.油脂可用于制造肥皂和油漆
B.棉花、麻和蚕丝的主要成分均为碳水化合物
C.甲酸具有较强的还原性,工业上可以作还原剂
D.蛋白质盐析是可逆的,可采用多次盐析来分离提纯蛋白质
答案 B 油脂是高级脂肪酸甘油酯,能够在NaOH溶液中水解生成高级脂肪酸钠(肥皂的主要成分)和甘油,油脂还可用于制造油漆,A项正确;蚕丝的主要成分是蛋白质,不是碳水化合物,B项错误;甲酸分子中含有醛基,具有较强的还原性,工业上可以作还原剂,C项正确;蛋白质的盐析是可逆的物理过程,采用多次盐析可以分离提纯蛋白质,D项正确。
2.科学家借助AI技术可以快速可靠地预测大多数蛋白质的三维形状。下列说法错误的是( )
A.α-氨基酸是构成蛋白质的结构单元
B.两个氨基酸分子脱水缩合可形成二肽
C.可利用氨基酸既能与酸反应又能与碱反应的性质对氨基酸进行分离
D.向蛋白质溶液中加入(NH4)2SO4浓溶液,能使蛋白质变性
答案 D 组成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸,A项正确;两个氨基酸分子通过脱水缩合形成的含有肽键的化合物叫做二肽,B项正确;氨基酸既能与酸反应又能与碱反应,通过调节pH可以使氨基酸发生反应生成盐,对氨基酸进行分离,C项正确;加入(NH4)2SO4浓溶液使蛋白质发生盐析,而不是变性,D项错误。
名师点拨 蛋白质盐析与变性的区别:盐析是向某些蛋白质溶液中加入某些可溶性盐(如氯化铵、氯化钠、氯化钾等)溶液后,降低了蛋白质的溶解度,使蛋白质从溶液中析出,加水可溶解;向某些蛋白质溶液中加入某些重金属盐,可以使蛋白质发生性质上的改变而失去生理活性,发生变性从溶液中析出的蛋白质加水不能溶解。
3.下列关于聚乳酸()的说法正确的是( )
A.在一定条件下能水解
B.有固定的熔、沸点
C.单体为HOCH2—CH2—COOH
D.聚合方式与聚乙烯相似
答案 A 链节中含有酯基,在一定条件下能发生水解反应,A项正确;该物质属于混合物,没有固定的熔、沸点,B项错误;聚乳酸为缩聚产物,只有一种单体,其单体为,C项错误;乳酸通过缩聚反应生成聚乳酸,乙烯通过加聚反应生成聚乙烯,聚合方式不同,D项错误。
4.核酸是生物体遗传信息的携带者,被誉为“生命之源”,下列说法不正确的是( )
A.五碳糖与磷酸、碱基之间通过分子间脱水形成核苷酸
B.核苷酸分子之间通过磷酯键形成核酸,反应类型为加聚反应
C.DNA是核酸中的一种,其对应的五碳糖为脱氧核糖
D.DNA分子两条链上的碱基按照形成氢键数目最多、结构最稳定的原则配对
答案 B 核苷酸分子之间脱水形成磷酯键聚合而成核酸,反应类型为缩聚反应,B项错误。
5.(2022福建厦门二模)北京冬奥会时“冰墩墩”和“雪容融”深受大家喜爱,它们是由PVC、PC、ABS和亚克力等环保材料制作而成。下列说法错误的是( )
A.PVC()的单体为氯乙烯
B.PC()中所有碳原子均可共面
C.ABS()
的单体之一苯乙烯能使溴水褪色
D.亚克力()可通过加聚反应制备
答案 B 是氯乙烯通过加聚反应得到的,故其单体为氯乙烯,A项正确;PC中与两个苯环相连的C原子为饱和碳原子,所有碳原子不可能共面,B项错误;由ABS的结构可知,其单体为CH2CH—CN、CH2CH—CHCH2、,苯乙烯中含有碳碳双键,能与Br2加成,使溴水褪色,C项正确;由亚克力的结构可知其单体为,单体通过加聚反应得到亚克力,D项正确。
6.一种自修复材料的结构和修复原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.该高分子材料所制容器不能用于盛放碳酸钠溶液
B.合成该高分子的两种单体均为乙酸乙酯的同系物
C.合成该高分子的每种单体的所有碳原子可能共面
D.图示高分子材料破坏及自修复过程不涉及化学键的变化
答案 B 该高分子材料中含有酯基,在碱性条件下能发生水解,故该高分子材料所制容器不能用于盛放碳酸钠溶液,A项正确;乙酸乙酯不含碳碳双键,该高分子两种单体均含有碳碳双键,与乙酸乙酯结构不相似,B项错误;合成该高分子的两种单体为CH2C(CH3)—COOCH3、CH2CH—COOCH2CH2CH2CH3,两种单体中双键碳原子及与其直接相连的碳原子一定处于同一平面,因单键能够旋转,所有碳原子可能共平面,C项正确;由题图可知,破坏及自修复过程中“—COOCH2CH2CH2CH3”基团之间没有化学键的变化,D项正确。
7.从天然有机物中可以获取工业生产所需的多种原料。下列说法不正确的是( )
A.由蛋白质水解可以获得氨基酸
B.由淀粉水解可以获得葡萄糖
C.由油脂水解可以获得丙三醇
D.由石油裂解可以获得乙酸
答案 D 石油裂解主要得到短链烯烃,如乙烯,D错误。
8.佩戴口罩能有效预防新冠疫情扩散。有关口罩的知识,下列说法正确的是( )
A.古人使用蚕丝巾遮盖口鼻,蚕丝巾的主要成分是蛋白质
B.医用口罩过滤层由聚丙烯熔喷布构成,熔喷布是天然高分子材料
C.一次性防尘口罩可防烟、雾,烟、雾的分散质是空气
D.氯气泄漏时,可戴上用NaCl溶液润湿过的口罩
答案 A 蚕丝巾的主要成分是蛋白质,A正确;聚丙烯是合成有机高分子材料,B错误;烟、雾的分散剂是空气,C错误;NaCl溶液不能与氯气反应,不能防止氯气中毒,D错误。
9.2021年9月24日《科学》杂志发表了我国科学家的原创性研究成果,首次在实验室实现从CO2到淀粉的全合成。其合成路线如下:
CO2①CH3OH
→ →
下列说法正确的是( )
A.步骤①发生的是化合反应
B.醇氧化酶和甲酰酶都属于酯类
C.DHA的分子式是C3H6O3
D.该途径所得淀粉属于天然有机高分子
答案 C CO2中C、O个数比为1∶2,而生成的CH3OH中C、O个数比为1∶1,根据原子守恒,反应中必然还有其他产物生成,故反应①不是化合反应,A错误;绝大多数酶都是蛋白质,不属于酯类,B错误;该途径得到的淀粉是人工合成的,不属于天然有机高分子,D错误。
10.高分子修饰指对高聚物进行处理,连接不同取代基改变其性能。我国高分子科学家对聚乙烯进行胺化修饰,并进一步制备新材料,合成路线如图:
下列说法正确的是( )
A.生成高分子b的反应为加聚反应
B.高分子c的水溶性比聚乙烯好
C.1 mol高分子b最多可与2 mol NaOH反应
D.a和氯气发生取代反应的一氯代物有4种
答案 B A项,聚乙烯与a中氮氮双键发生加成反应生成高分子b,错误;B项,高分子b中含有酯基,在碱性条件下水解生成高分子c,可推出高分子c中含有—OH、—NH—等,可与水形成氢键,提高了高分子c的水溶性,而聚乙烯难溶于水,正确;C项,一个高分子b中含有2n个酯基,则1 mol高分子b最多可与2n mol NaOH反应,错误;D项,a分子的结构对称,含有2种不同化学环境的氢原子,一氯代物有2种,错误。
11.化学与生产、生活和环境密切相关,下列有关说法中正确的是( )
A.糖类、蛋白质和油脂都属于营养物质,都能发生水解反应
B.通过煤的干馏、煤的气化和液化等物理变化后可以获得洁净的燃料和多种化工原料
C.利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料,实现“碳中和”
D.长征火箭上所用的碳纤维材料属于有机高分子材料
答案 C A项,糖类中的单糖不能发生水解反应,错误;B项,煤的干馏、煤的气化和液化都属于化学变化,错误;C项,利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料,可实现“碳中和”,正确;D项,碳纤维材料属于新型无机非金属材料,错误。
知识归纳
煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程,主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。煤可以直接液化,使煤与氢气作用生成液体燃料;煤也可以间接液化,一般是先转化为一氧化碳和氢气,然后在催化剂的作用下合成甲醇等。
12.蜡染技艺是中国非物质文化遗产之一,其制作工序包括棉布制板、画蜡(将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层)、蓝靛染色、沸水脱蜡、漂洗等。下列说法正确的是( )
A.“制板”用的白棉布,主要成分为合成纤维
B.“画蜡”过程中主要发生了化学变化
C.“画蜡”用的蜂蜡,是一种混合物,无固定熔点
D.“染色”用的蓝靛,属于有机高分子化合物
答案 C A项,“制板”用的白棉布的主要成分为天然纤维,错误;B项,“画蜡”是将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层,不涉及化学变化,错误;C项,蜂蜡是一种混合物,无固定熔点,正确;D项,由蓝靛的结构简式可知,其不是高分子化合物,错误。
13.醋酸苯甲酯()可以从茉莉花中提取,也可用如下路线合成,同时生成了尿不湿的主要成分:
已知:①CH2 CH—OH不稳定,自发转化为CH3CHO。
②在Cat.b/THF中,醇与酯会发生催化酯基交换反应:RCOOR+R'OH RCOOR'+ROH。
请回答下列问题:
(1)D中的含氧官能团名称为 ,反应①的反应类型为 。
(2)E与F反应生成醋酸苯甲酯和尿不湿的化学方程式为 。
(3)G的相对分子质量比醋酸苯甲酯大14,且为醋酸苯甲酯的同系物,它有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体共有 种,写出其中一种核磁共振氢谱有5组峰,且蜂面积之比为1∶6∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式 。
①含有苯环;②苯环上有三个取代基;③既能发生水解反应,又能发生银镜反应。
(4)根据上述信息,设计由乙酸乙酯和4-甲基苯酚为原料,制备的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1)酯基 加成反应
(2)n++n
(3)16 、
(4)
解析 由A的分子式可推出A为,在催化剂作用下与H2O反应生成B,则B为CH3CHO;CH3CHO在催化剂的作用下与氧气反应生成C,C为CH3COOH;由D的分子式可知,与CH3COOH在催化剂的作用下发生加成反应生成D,由反应③、④和已知信息②可推出E为,F为,则D为CH2 CHOOCCH3。
(1)D的结构简式为CH2 CHOOCCH3,其中的含氧官能团为酯基;反应①为与CH3COOH在催化剂的作用下发生加成反应生成CH2 CHOOCCH3。
(3)G的相对分子质量比醋酸苯甲酯大14,且为醋酸苯甲酯的同系物,G的同分异构体既能发生水解反应,又能发生银镜反应,说明含有甲酸酯基,并且苯环上有三个取代基,取代基可以是2个—CH3和1个—CH2OOCH,有6种结构;也可以是—CH3、—CH2CH3、—OOCH,有10种结构,共16种。其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为1∶6∶2∶2∶1(说明有两个—CH3)的同分异构体的结构简式为、。
(4)在光照条件下与氯气发生取代反应生成,与氢氧化钠溶液共热发生水解反应后酸化得到,与CH3COOCH2CH3发生已知信息②的反应生成,据此写出合成路线。
14.化合物H是科学家正在研制的一种新物质,其合成路线如下:
已知:
(1)化合物A的分子式为 ,分子中最多有 个原子在同一个平面。
(2)化合物B的官能团名称为 。
(3)写出化合物G的结构简式 。
(4)反应⑤的化学方程式为 。
(5)反应类型:① ,⑦ 。
(6)化合物I是D的同分异构体,满足下列条件的I有 种(不考虑立体异构)。
ⅰ.1 mol I与足量NaHCO3溶液反应最多产生标准状况下气体44.8 L
ⅱ.苯环上有3个取代基,2个氯原子直接连在苯环上相邻位置
(7)参照上述合成路线,写出以1,4-丁二醇和甲醇为原料的合成的路线(无机试剂任选,注明反应条件)。
答案 (1)C8H8Cl2 14 (2)羧基、碳氯键 (3)
(4)+O2+2H2O
(5)氧化反应 取代反应 (6)6
(7)
解析 根据合成路线可知,发生氧化反应生成,在加热条件下脱去水生成,与甲醇反应生成,在LiAlH4作用下转化为,在铜作催化剂条件下与氧气发生催化氧化反应生成,与H2O2发生已知信息中的反应生成(G),在酸性条件下与ROH发生取代反应生成。
(1)根据化合物A的结构可知,其分子式为C8H8Cl2。A的分子结构中含有苯环(平面结构),则A分子中最多有14个原子共平面。
(2)根据化合物A的结构可知,其分子中的官能团为羧基、碳氯键。
(6)1 mol I与足量碳酸氢钠溶液反应最多产生标准状况下气体44.8 L,说明1个I分子中含有2个羧基,且其苯环上有3个取代基,2个氯原子直接连在苯环上相邻位置,所以I的结构可以视作(结构中含有两种不同化学环境的氢)中苯环上的氢原子被、、取代,所得结构共有6种。
(7) 结合题给合成路线可知,被酸性KMnO4溶液氧化生成,在加热条件下脱去水生成,与甲醇反应生成。
15.有机物F对新型冠状肺炎有治疗作用。F的合成路线如下图所示,分子中Ar表示芳香基。
C8H8O3C
已知:RCOCH3+R'COCl RCOCH2COR'+HCl
(1)X的化学名称为 。
(2)E→F的反应类型是 ,D中含氧官能团的名称为 。
(3)写出C的结构简式: 。
(4)写出A→B的化学方程式: 。
(5)某芳香族化合物K与C互为同分异构体,则符合下列条件的K的结构简式为 。
①与FeCl3溶液发生显色反应
②可发生水解反应和银镜反应
③核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1
(6)请以丙酮(CH3COCH3)和为原料,参照题中所给信息设计合成的路线(其他试剂任选)。
答案 (1)对苯二酚(1,4-苯二酚)
(2)加成反应 羟基、羰基
(3)
(4)+CH3COCl+HCl
(5)
(6)CH3COCH3
解析 (2)由E、F的结构简式可知,E→F发生的是碳碳双键的加成反应;由D的结构简式可知D中含氧官能团的名称为羟基和羰基。
(3)由C的分子式,结合B的结构简式及B→C的反应条件可知,B→C是B在NaOH溶液中发生水解反应后用H2SO4酸化得到C()和CH3COOH。
(4)A→B为与CH3COCl发生取代反应生成和HCl。
(5)C的芳香族同分异构体K可与FeCl3溶液发生显色反应,可发生水解反应和银镜反应,说明分子中含有的官能团为酚羟基和—OOCH,符合核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1的结构简式为。
(6)由已知信息反应可知,CH3COCH3在碳酸钾作用下与发生取代反应生成,仿照D→E的反应,在乙酸和乙酸钠作用下转化为,与溴水发生加成反应生成。
16.肉桂硫胺(I)是抗击新型冠状病毒的潜在药物,其合成路线如下:
已知:
回答下列问题:
(1)H的分子式为 ,D中官能团的名称为 。
(2)F的结构简式为 ,G反应生成H的反应类型是 。
(3)B反应生成C的化学方程式是 。
(4)有机物J的相对分子质量比E大14,符合下列条件的J的同分异构体有 种。
a.苯环上有两个取代基;
b.水解产物遇到FeCl3溶液显紫色;
c.除苯环外无其他环状结构。
其中核磁共振氢谱显示有5组吸收峰,且峰面积比为1∶2∶2∶2∶3的同分异构体的结构简式为 。
(5)参照化合物I的合成路线和以下信息,设计由苯和乙酸为起始原料制备乙酰苯胺()的合成路线(无机试剂和有机溶剂任选)。
已知:RNO2 RNH2
答案 (1)C11H18N2S 羟基、羧基
(2) 取代反应
(3)2+O22+2H2O
(4)15 或或
(5)
解析 A在氢氧化钠溶液、加热条件下发生水解反应生成B(),B中醇羟基发生催化氧化反应得到C,C与HCN发生加成反应后酸化,—CN转化为—COOH,D中醇羟基发生消去反应得到E,E发生已知信息的第一步反应得到F(),G发生取代反应得到H,H和F发生已知信息的第二步反应得到I。
(4)有机物J的相对分子质量比E大14,即多了一个“CH2”,其同分异构体含有苯环且除苯环外不含其他环状结构,苯环上有两个取代基,水解产物遇到FeCl3溶液显紫色,说明水解后有酚羟基,符合条件的取代基有CH3COO—、,—CH3、,HCOO—、,HCOO—、,HCOO—、,各有邻、间、对3种位置,故共15种;其中核磁共振氢谱显示有5组吸收峰,且峰面积比为1∶2∶2∶2∶3的同分异构体的结构简式为或或。
(5)苯先发生硝化反应生成硝基,再结合本问中已知信息,将硝基还原为氨基,得到;乙酸与SOCl2发生类似题给路线中E→F的反应,得到CH3COCl;继而发生类似F+H→I的反应得到。
17.阿帕鲁胺是一种治疗前列腺癌的药物,其一种合成路线如图所示:
回答下列问题:
(1)②的反应类型为 ,④的反应类型为 。
(2)B中含氧官能团的名称为 。
(3)③的化学方程式为 。
(4)D的结构简式为 。
(5)芳香化合物Q与A互为同分异构体,且Q与A具有相同的官能团,则Q可能的结构有 种,其中核磁共振氢谱仅有三组峰的结构简式为 (写一种)。
(6)参照上述合成路线,设计由和为原料合成的路线(其他无机试剂任选)。
答案 (1)取代反应 还原反应 (2)硝基、羧基
(3)+CH3NH2+HCl
(4) (5)16 或
(6)
解析 由题中合成路线可知,A中甲基被酸性KMnO4溶液氧化生成羧基得到B,B的结构简式为;B中羧基和SOCl2发生取代反应生成,中氯原子被—NHCH3取代生成C,C的结构简式为;D的化学式为C7H4N3F3,比较反应⑥中已知反应物与生成物的结构简式,可知反应D的结构简式为。
(5)芳香化合物Q与A互为同分异构体,且Q与A具有相同的官能团,则Q分子中含有氟原子和硝基。如果苯环上有1个取代基:—CHF(NO2),共1种情况。如果苯环上有2个取代基,可以为—F、—CH2NO2或—NO2、—CH2F,均有邻、间、对3种情况。如果苯环上有3个取代基:—CH3、—NO2、—F;若—CH3、—NO2处于邻位,—F有4种情况;若—CH3、—NO2处于间位,—F有4种情况;若—CH3、—NO2处于对位,—F有2种情况。除去A本身,则Q可能的结构有16种。其中核磁共振氢谱仅有三组峰,说明其结构对称性很高,且应该含有2个取代基,为—F、—CH2NO2或—NO2、—CH2F,二者处于对位,故可写出结构简式。
(6)分析原料和产物可知,首先要在苯环上引入硝基,苯和浓硝酸在浓硫酸、加热条件下发生取代反应生成硝基苯,然后加入铁粉、HCl还原为氨基苯,氨基苯再与发生类似题给流程中反应⑥的反应生成目标产物。
18.某研究小组以物质A和乙烯为原料,按如图路线合成用于治疗冠心病及高血压的药物尼群地平。
已知:① R—CHO+H2O
②R1CHO++无机小分子
③2
+ROH
请回答下列问题:
(1)物质H中官能团的名称是 。
(2)反应Ⅲ的反应类型为 。
(3)下列说法正确的是 。
A.反应Ⅰ需要用FeCl3作催化剂
B.化合物C能发生银镜反应
C.D分子中所有碳原子共平面
D.尼群地平的分子式是C18H19N2O6
(4)写出D+H→E的化学方程式: 。
(5)化合物X是化合物D的同系物,相对分子质量比化合物D大14,同时符合下列条件的化合物X的所有同分异构体共 种,写出其中一种能直接氧化得到醛的结构简式: 。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②核磁共振氢谱显示分子中有4种氢原子;
③红外光谱表明分子中含键,无O—O键、C—O—C键。
(6)设计以乙醇为原料合成H的路线(用流程图表示,无机试剂任选)
答案 (1)羰基、酯基
(2)取代反应
(3)BC
(4)++H2O
(5)4 (或)
(6)C2H5OH CH3COOHCH3COOCH2CH3
解析 由A→D的合成路线,可知A中含有苯环,结合其分子式得出A为,A与氯气发生取代反应生成B(),B发生水解反应后脱水生成C(),苯甲醛发生取代反应生成D,D与H发生已知信息②中的反应生成E(),E与反应生成F。
(3)A项,反应Ⅰ是甲苯中甲基上的氯代反应,需要光照条件,错误;B项,化合物C为,含有醛基,能发生银镜反应,正确;C项,苯环为平面结构,故D分子中所有碳原子共平面,正确;D项,尼群地平的分子式是C18H20N2O6,错误。
(5)化合物X是化合物D的同系物,相对分子质量比化合物D大14,即多1个“CH2”,X的同分异构体满足条件:①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②核磁共振氢谱显示分子中有4种氢原子,说明存在对称结构;③红外光谱表明分子中含键,无O—O、C—O—C键,因此其含有的官能团可能为—CH2CN、3个酚羟基,或者—CN、—CH2OH、2个酚羟基,符合条件的同分异构体有、、、,共4种,其中能直接氧化得到醛的结构简式为、。
(6)由已知信息③可知,乙酸乙酯在乙醇钠条件下发生取代反应可生成,乙醇被酸性KMnO4溶液氧化生成乙酸,乙酸与乙醇发生酯化反应可生成乙酸乙酯,据此设计合成路线。
19.化合物E是合成抗癌药帕比司他的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中采取sp2杂化的碳原子数目是 。
(2)A→B中有一种分子式为C8H10O2的副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(3)已知B→C的反应有中间体X生成,中间体X的分子式为C11H12O6。B→X的反应类型为 。
(4)D的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①分子中含有苯环,且不同化学环境的氢原子个数比为1∶1;
②1 mol该物质最多能与4 mol NaOH反应。
(5)肉桂酸苄酯()是一种天然香料。写出以和CH2(COOH)2为原料制备肉桂酸苄酯的合成路线(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)8 (2)
(3)加成反应 (4)
(5)
解析 (1)A分子中苯环和醛基上的碳原子均采取sp2杂化,共有8个。(2)A→B为A中一个醛基被还原,由副产物的分子式可确定A中另一个醛基也可以被还原,结构简式为。(3)B中醛基先与CH2(COOH)2中亚甲基上的H原子发生加成反应得到X(),然后发生脱羧基和羟基的消去反应得到C。(4)由条件①知,D的一种同分异构体分子中含苯环,且该分子中有两种不同化学环境的H原子,个数比为1∶1,则该分子结构高度对称;由D的结构简式知,该同分异构体的分子式为C11H12O3,除苯环外,还有2个不饱和度;由条件②知1 mol同分异构体最多能与4 mol NaOH发生反应,则应为碳酸酯,另外苯环上还含有4个甲基,则其结构简式为。(5)采用逆合成法:中存在酯基,可以由和发生酯化反应生成;可以由水解得到;仿照流程B→C的反应,中羟基氧化得到醛基,继续与CH2(COOH)2在催化剂、吡啶、加热条件下反应生成。
思维建模 有机逆合成法思维建模
逆合成法分析思路:
设计合成路线:
20.有机物K是一种用于治疗呼吸道阻塞性疾病药物的中间体,其一种合成路线如下:
(1)有机物C的分子式为C11H13NO3,写出C的结构简式: 。
(2)H→I的反应为加成反应。写出H的结构简式: 。
(3)从合成路线看,设计A→B反应的目的是 。
(4)E的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
Ⅰ.分子中含有苯环;
Ⅱ.能发生水解反应,完全水解后得到3种有机产物,经酸化后3种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子。
(5)请设计以、H5C2OOCCOOC2H5为原料制备的合成路线(无机试剂及有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)
(2)
(3)保护酚羟基,防止其与(CH3CO)2O反应
(4)
(5)
解析 (1)A与(CH3)2SO4发生取代反应生成B,B与(CH3CO)2O发生取代反应生成C,C的分子式为C11H13NO3,C在NaH、DMF存在下与C2H5Br反应生成D,结合A、D的结构简式可推知B为,C为。(2)G与HBr发生取代反应得到H,H再与发生加成反应得到I,则H为。(3)由合成路线可知,A→B反应可保护酚羟基不与(CH3CO)2O反应。(4)E的结构简式为,其同分异构体含有苯环,能发生水解反应,且完全水解后得到3种有机产物,经酸化后3种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子,则分子中含有酯基和肽键,该同分异构体的结构简式为。(5)可将与H2O在催化剂、加热的条件下发生加成反应生成,发生催化氧化反应得到,仿照D→E,发生取代反应生成,仿照J→K,与H5C2OOCCOOC2H5反应得到,在酸性条件下水解即可得到。
21.化合物F是合成一种镇痛药物的重要中间体,其合成路线如图:
注:Ts—为。
(1)A分子中采取sp3杂化的碳原子数目是 。
(2)设计“B→C”步骤的目的是 。
(3)可用于鉴别B和C的常用化学试剂为 。
(4)F的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①分子中含有苯环;②能发生银镜反应;③核磁共振氢谱中有3个吸收峰。
(5)已知: RCHO+。请设计以为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)4
(2)保护酚羟基,防止I2将其氧化
(3)FeCl3溶液
(4)或
(5)
解析 CH3Cl与Mg在乙醚溶剂中发生反应生成CH3MgCl,CH3MgCl与发生羰基加成反应后再水解得到A(),A分子先消去再加成生成B(),B发生酚羟基的取代反应生成C(),C与碘单质发生取代反应生成D(),D在碱性条件下发生取代反应生成E(),E与发生取代反应生成F()。
(1)单键碳原子为sp3杂化,由A的结构简式可知其含有4个单键碳原子。
(2)由流程可知B→C的过程中将酚羟基转化成—OTs,D→E的过程中又将—OTs转化成了酚羟基,这是为了防止与碘单质发生反应时将酚羟基氧化,对其进行保护。
(3)根据B中含有酚羟基,C中不含,可用氯化铁溶液检验B中的酚羟基,从而区分B和C。
(4)能发生银镜反应,说明结构中存在醛基,核磁共振氢谱中有3个吸收峰,其中一种为醛基中的氢,结合F的结构可知该同分异构体中存在多个对称的甲基结构,由此可得出符合条件的结构:或。
(5)可由发生类似流程中A到B的转化得到,可由2分子在THF、0 ℃条件下生成,可由与Mg在乙醚溶剂中反应得到,可由发生已知信息中的反应得到,可由发生消去反应得到。
22.化合物F是一种药物中间体,其合成路线如下:
(1)E分子中sp3杂化的碳原子数目为 。
(2)E→F分两步进行,反应类型依次为加成反应、 。
(3)A→B的反应过程中会产生一种与B互为同分异构体的副产物,写出该副产物的结构简式: 。
(4)F的一种同分异构体同时满足下列条件,写出其结构简式: 。
①分子中含有苯环;
②分子中含有3种化学环境不同的氢原子。
(5)设计以为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)7 (2)消去反应
(3) (4)
(5)
解析 (1)E分子中的饱和碳原子均为sp3杂化,数目为7。(2)E中醛基先发生加成反应得到,然后羟基发生消去反应得到F。(3)对比A和B的结构简式,A中碳氧键断裂,如图,O原子结合一个H原子,C原子结合生成B;若断裂另一侧碳氧键,如图,可得副产物的结构简式为。(4)F的分子式为C9H12O3,不饱和度为4,F的一种同分异构体同时满足:①分子中含有苯环,则其余3个碳原子均为饱和碳原子;②分子中含有3种化学环境不同的氢原子,说明分子结构高度对称,则可写出符合条件的同分异构体。(5)目标产物可以由和通过酯化反应生成,可以由发生催化氧化反应生成,根据D→E可知,原料经类似的反应可以得到和,根据E→F可知,在KOH存在下可以生成,再与氢气发生加成反应可得。
名师点睛 合成路线题解题步骤
①对比反应物与生成物异同;②将产物做适当的切割(得中间体);③对比原料与中间体之间的异同;④若不能用已学知识直接合成中间体,则要根据中间体的特征在题给合成路线中找隐含步骤;⑤根据分析设计并写出合成路线流程图(注意官能团的引入顺序及定位效应)。
23.G是制备那韦类抗HIV药物的关键中间体,其合成路线如下:
注:Boc为、Bn为
(1)A分子中采取sp3杂化的原子数目是 。
(2)G的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①含苯环,且能发生银镜反应;
②分子中含有3种不同化学环境的氢。
(3)B→C的反应类型为 。
(4)固体物质A的熔点比它的一种同分异构体H()的熔点高得多,其原因是
。
(5)写出以为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和两碳以下的有机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
答案 (1)4
(2)或
(3)取代反应
(4)固体物质A分子间易形成离子键,熔点升高;同分异构体H易形成分子间氢键,熔点升高,但熔点:离子晶体>分子晶体
(5)
解析 (1)中标“”的原子为sp3杂化。(2)G分子除苯环外,不饱和度为2,还含有9个碳原子、3个O原子、1个N原子。条件①说明G的同分异构体中含有苯环且含有醛基或甲酸形成的酯基(含有1个不饱和度),由条件②知还剩余的8个碳原子应在苯环上位于对称位置,则含有的取代基为—C(CH3)3,该取代基中只有一种等效氢,还缺1个不饱和度,则可能含有的取代基为硝基,所以该同分异构体分子中含有醛基,而不是酯基。硝基与醛基位于苯环的对位,两个—C(CH3)3结构位于苯环的对称位置上。(3)B→C的反应为氨基上的H原子与BnBr中—Bn发生取代反应生成C和HBr。(4)A中含有氨基和羧基,分子间可以形成离子键后熔点升高;H中氨基和羟基可以形成分子间氢键,虽然使其熔点升高,但离子晶体熔点远大于分子晶体。(5)运用逆合成法设计合成路线。可以由与HCOOH发生酯化反应得到。原料含有醛基,发生类似题给合成路线中D→E的反应可生成,羟基可以催化氧化生成羰基,氯原子可以水解生成羟基,从而得到。
知识归纳
24.罂粟碱是一种异喹啉型生物碱,其盐酸盐可用于治疗脑血栓、肢端动脉痉挛等。罂粟碱的合成方法如下:
(1)D分子中采用sp2杂化的碳原子数目为 。
(2)D→E的转化属于 反应(填反应类型)。
(3)E和F发生取代反应生成G的同时有HCl生成,则F的结构简式是 。
(4)E的同分异构体有多种,写出一种符合下列要求的同分异构体X的结构简式: 。
Ⅰ.含氧官能团种类与D相同;
Ⅱ.核磁共振氢谱图中有4个吸收峰;
Ⅲ.属于芳香族化合物,苯环上一取代物有2种。
(5)已知:(R、R'为烃基)。根据已有知识并结合相关信息,写出以乙醇为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
CH3CH2OH ?CH2—CH2?。
答案 (1)7 (2)取代 (3)
(4)或
(5)
解析 (1)D分子中苯环和羧基中的碳原子均采用sp2杂化,故采用sp2杂化的碳原子数目为7。(2)D→E是SOCl2中的—Cl取代中的—OH生成。(3)比较E和G的结构简式,可知E与F发生取代反应生成G和HCl,则F的结构简式为。(4)根据E的结构简式知,除苯环外不饱和度为1;结合条件,含氧官能团种类与D相同,即X中含醚键和羧基;核磁共振氢谱图中有4个吸收峰,即分子中有4种等效氢;属于芳香族化合物,苯环上一取代物有2种,即苯环上有2种等效氢,考虑取代基位于对位,所以符合条件的X的结构简式为或。(5)以乙醇为原料制备,可以将乙醇与HBr反应生成溴乙烷,溴乙烷与KCN发生类似B→C的反应得到CH3CH2CN,再将乙醇氧化得到乙醛,用CH3CH2CN与CH3CHO发生已知信息中的反应得到,酸性条件下水解即得目标产物。
25.双酚A( )可用于制造多种高分子材料。现有如图转化关系:
→
双酚A 聚碳酸酯
(1)双酚A中含氧官能团名称为 。
(2)有机物Y中含碳的质量分数为60%,含氧的质量分数是氢质量分数的2倍,核磁共振氢谱中有3组峰,则Y的结构简式为 。
(3)写出Y→Z的化学方程式: 。
(4)下列说法中正确的是 (填序号)。
①双酚A的分子式为C9H14O2
②双酚A最多能与2 mol Br2发生苯环上的取代反应
③M的同分异构体(不含M)共有3种
④Y能发生消去反应、取代反应、氧化反应
(5)写出由苯酚与X反应制取双酚A的化学方程式: 。
(6)制取双酚A的原料还可以是,该有机物含有苯环的同分异构体有 种(不含该有机物),写出其中苯环上只有一种氢原子的同分异构体的结构简式: 。
(7)写出由双酚A制取聚碳酸酯的化学方程式: 。
答案 (1)(酚)羟基
(2)
(3) CH2CH—CH3↑+H2O
(4)③④
(5)2+
+H2O
(6)7
(7)n+ n+(2n-1)HCl
解析 (2)由双酚A的结构简式逆推,X中含有3个碳原子,X和氢气发生加成反应的产物Y中含碳的质量分数为60%,则可推知Y的相对分子质量是60,含氧的质量分数是氢质量分数的2倍,则Y的分子式为C3H8O,核磁共振氢谱中有3组峰,则Y是2-丙醇,其结构简式是,X是丙酮;2-丙醇在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成丙烯(Z);丙烯和Br2/CCl4发生加成反应生成1,2-二溴丙烷(M)。
(3)根据反应条件浓硫酸、加热,结合Y的结构简式推知,Y→Z 发生的是消去反应,据此可写出化学方程式。
(4)①由双酚A的结构简式知,其分子式为C15H16O2,错误;②双酚A中只有连有酚羟基的碳原子的邻位碳原子上的氢原子能被取代,故1 mol 双酚A最多能与4 mol Br2发生苯环上的取代反应,但本题并未给出双酚A的物质的量,无法计算,错误。
(6)含有苯环的同分异构体有如下几种情况:当含有1个取代基(—CH2CH2CH3)时,有1种结构;当含有2个取代基(—CH2CH3、—CH3)时,有邻、间、对3种结构;当含有3个取代基(3个—CH3)时,有3种结构,则符合条件的同分异构体有7种;苯环上只有一种氢原子的同分异构体的结构简式为。
26.有机物H是合成雌酮激素的中间体,一种由A制备H的工艺流程如图:
已知:Ⅰ.
Ⅱ.R—COOHRCOCl(其中R为烃基或氢原子)。
回答下列问题:
(1)H中官能团的名称为 。
(2)C→D的反应类型为 。
(3)E的分子式为 ;G的结构简式为 。
(4)写出B→C的化学方程式: 。
(5)E的同分异构体中,满足下列条件的有 种(不含立体异构)。
①苯环上有2个取代基;
②能与FeCl3溶液发生显色反应;
③能发生银镜和水解反应。
其中核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为 。
(6)参照上述合成路线,设计以甲苯为起始原料制备的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1)醚键、(酮)羰基 (2)还原反应
(3)C10H12O3
(4)+HNO3(浓)+H2O
(5)15
(6)
解析 (2)B与浓硝酸、浓硫酸混合加热发生硝化反应生成C,根据C的分子式以及B和D的结构简式,可知C的结构简式为,C与Zn、HCl发生还原反应,—NO2被还原为—NH2得到D,故C→D的反应类型为还原反应。
(3)E发生题给已知Ⅰ的反应,然后酸化可得F(),F与SOCl2发生题给已知Ⅱ的反应生成G()。
(5)E的同分异构体中,满足下列条件:①苯环上有2个取代基;②能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;③能发生银镜和水解反应,说明分子中含有甲酸形成的酯基,则其2个取代基中除酚羟基外,另一个取代基可能是HCOOCH2CH2CH2—、HCOOCH(CH3)CH2—、HCOOCH2CH(CH3)—、HCOOC(CH3)2—、HCOOCH(CH2CH3)—,共5种不同的情况,该取代基与酚羟基在苯环上的位置有邻、间、对3种,故满足条件的E的同分异构体有3×5=15种。其中核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为。
(6)由甲苯制取时,首先是被酸性KMnO4溶液氧化为,与SOCl2发生取代反应生成,该物质与(CH3)2CuLi发生取代反应生成,据此写出合成路线。
27.化合物M是一种新型有机酰胺,在工业生产中有重要作用。以有机物A、乙烯和苯等为原料合成M的路线如下:
已知:ⅰ)RCHO+R'CH2CHO
ⅱ)R—NO2 R—NH2
ⅲ)+‖
回答下列问题:
(1)已知A是一种烃的含氧衍生物,核磁共振氢谱显示只有一组峰,可发生银镜反应,A的名称是 。
(2)C的结构简式为 。
(3)写出D与足量的银氨溶液发生反应的离子方程式: 。
(4)苯→G、G→H的反应类型分别是 。
(5)符合下列条件的有机物有 种(不包含立体异构)。
①与E互为同系物,且比E的相对分子质量多14
②含一个六元环
其中核磁共振氢谱只有五组峰的有机物的结构简式为 。
(6)参照上述合成路线,以乙烯、乙醇为原料,设计制备的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1)乙二醛 (2)
(3)+4[Ag(NH3)2]++4OH-+2NH4++4Ag↓+6NH3+2H2O
(4)取代反应、还原反应
(5)17
(6)
解析 (1)A的核磁共振氢谱显示只有一组峰,A可发生银镜反应,与CH3CHO在NaOH溶液、加热条件下发生题给已知ⅰ)的反应生成,推知A的结构简式为OHC—CHO,其名称为乙二醛。(2)B与CH2CH2反应生成C,根据C的分子式并结合题给已知ⅲ),推知C的结构简式为。(4)苯与浓硝酸、浓硫酸共热发生硝化反应(取代反应)生成(G),G发生题给已知ⅱ)的反应生成(H),发生了加氢去氧的还原反应。(5)E的分子式为C8H12O4,根据E→F的反应条件及F的结构简式推知,E的结构简式为,与E互为同系物且比E的相对分子质量多14,符合题意的有机物的分子式为C9H14O4,根据E的结构简式知,其含有2个—COOH和1个六元环,则符合题意的有机物的六元环的侧链可能有:①只有1个侧链,为—CH(COOH)2,只有1种;②有两个侧链,为—COOH和—CH2COOH,两个侧链有同、邻、间、对四种位置,共4种;③有三个侧链,为2个—COOH和1个—CH3,2个—COOH有同、邻、间、对四种位置,1个—CH3的取代位置依次有3、3、4、2种,共有3+3+4+2=12种,则符合题意的有机物有1+4+12=17种;其中核磁共振氢谱只有五组峰的结构简式为。(6)对比分析与CH2CH2、CH3CH2OH的结构简式,知可用题给已知ⅰ)构建碳骨架,采用逆推的思维,要获得目标产物,则需要CH3CHO和OHC—CHO,CH3CH2OH发生催化氧化反应生成CH3CHO;CH2CH2与Br2发生加成反应生成BrCH2CH2Br,BrCH2CH2Br发生水解反应生成HOCH2CH2OH,HOCH2CH2OH发生催化氧化反应生成OHC—CHO,最后OHC—CHO、CH3CHO在NaOH溶液、加热条件下反应生成。
28.化合物G可以作为一种容易衍生化的含氨杂环母核,对于开发该杂环类活性生物分子库具有重要的价值,可广泛应用于化工材料、有机颜料以及生物医药等领域。G的合成路线设计如图:
已知克莱森重排反应:
回答下列问题:
(1)A的官能团名称为 ,上述合成路线中除最后一步外,其余的反应类型相同,均为 反应。
(2)B的结构简式为 ;生成D的反应中,KOH可提高反应物的转化率,原因是 。
(3)生成F的化学方程式为 。
(4)C的芳香异构体中,苯环上只有一个取代基的共有 种(不考虑立体异构)。
(5)以和为主要原料设计合成邻丁子香酚(),写出合成路线(其他试剂任选)。
答案 (1)碳碳双键、羟基 取代
(2) KOH可以中和HBr,使平衡正向移动
(3)+H2N—COOC(CH3)3+2HBr (4)4
(5)
解析 (2)对比分析A、C、D的结构简式可知,A与HBr发生取代反应生成B,则B的结构简式为,B与C发生取代反应生成D和HBr,加入KOH可以中和生成的HBr,使反应正向进行,从而提高反应物的转化率。(3)对比分析E和G的结构简式可知,F为,由此可写出生成F的化学方程式。(4)C的芳香异构体中,苯环上只有一个取代基,则该取代可能为—CH2CH2OH、—CH2OCH3、—OCH2CH3、—CH(OH)CH3,因此共有4种同分异构体。(5)可在浓硫酸加热条件下发生醇的消去反应生成,与发生取代反应生成,发生题给已知中的克莱森重排反应生成。
名师点睛 有机反应中加无机物,则该无机物要么是该反应的催化剂,提高反应速率;要么就是能够与某一种有机产物反应,使平衡正向移动,从而提高反应物的转化率。
29.化合物G是防晒剂的有效成分,其合成路线如下:
已知:++R″—OH
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 ,G中所含官能团的名称为 。
(2)反应①的反应类型为 。
(3)D是酯类物质,物质C的结构简式为 。
(4)反应④的化学方程式为 。
(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X的结构只含一个环,核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶1∶1。X可能的结构有 种,写出两种可与FeCl3溶液发生显色反应的X的结构简式 。
(6)写出以和为原料制备化合物的合成路线(其他无机试剂任选)。
答案 (1)甲苯 (酮)羰基、醚键
(2)取代反应
(3)
(4)++CH3COOH
(5)6 、
(6)
解析 由F、G的结构简式结合题给已知,可推知D为,依据反应③的转化条件,逆推C为,B为,A为甲苯,由F的结构简式及E的分子式可知E为。(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X的结构只含一个环,核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶1∶1。X可能的结构有6种,、、
、、、
;酚类可与FeCl3溶液发生显色反应。(6)和为原料制备化合物,首先和水发生加成反应生成2-丁醇,2-丁醇发生氧化反应生成CH3COCH2CH3,CH3COCH2CH3发生题给已知中的反应生成目标产物。
30.非索非那定(F)可用于减轻季节性过敏性鼻炎引起的症状,其合成路线如下(其中—R为):
(1)A的名称是 。C中含氧官能团的名称是 。
(2)D的结构简式是 。
(3)流程图中属于还原反应的是 (填数字编号)。
(4)反应②的化学方程式是 。
(5)G是B的同系物,分子式为C8H8O2,G的结构有 种。其中,核磁共振氢谱吸收峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1的结构简式是 。
(6)已知:,请以丙酮(CH3COCH3)、乙醇为原料制备A,写出相应的合成路线流程图(无机试剂任选)。
答案 (1)甲基丙烯酸乙酯 羰基、酯基
(2)
(3)⑤
(4)++HCl
(5)6
(6)
解析 对比分析A、C的结构简式,结合A→B的反应条件,推知,A与苯发生加成反应生成B,B的结构简式为;同理分析C与E的结构简式,推知C与发生取代反应生成D,故D的结构简式为;D在NaOH溶液中发生酯基的水解,酸化后得到E,E再发生还原反应得到F,综上分析,反应①为加成反应,反应②③为取代反应,反应④为水解反应,反应⑤为还原反应。
(5)G是B的同系物,分子式为C8H8O2,当G的苯环只有1个取代基时,取代基可为—CH2OOCH、—OOCCH3、—COOCH3,共有3种结构;当G的苯环有2个取代基时,取代基为—CH3和—OOCH,有邻、间、对3种结构,因此G的结构共有6种。其中,核磁共振氢谱吸收峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1的结构简式是。
(6)以丙酮(CH3COCH3)、乙醇为原料制备,结合已知信息和题干合成路线,可先将丙酮(CH3COCH3)与HCN发生加成反应生成,再水解得到,与CH3CH2OH在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应生成,在浓硫酸加热的条件下发生消去反应即可得到A()。
相关试卷
15_专题十五生物大分子有机合成习题+检测+10年高考题分类： 这是一份15_专题十五生物大分子有机合成习题+检测+10年高考题分类，文件包含1_3习题部分WORDdocx、1_6专题检测docx、1_7十年高考题分类docx等3份试卷配套教学资源，其中试卷共158页， 欢迎下载使用。
2024届鲁科版高考化学一轮复习第9章第4节生物大分子合成高分子有机合成作业含答案： 这是一份2024届鲁科版高考化学一轮复习第9章第4节生物大分子合成高分子有机合成作业含答案，共12页。
2024届人教版高考化学一轮复习专题十六化学实验基本方法专题作业含答案： 这是一份2024届人教版高考化学一轮复习专题十六化学实验基本方法专题作业含答案，共27页。试卷主要包含了利用下列仪器能完成的实验是，关于下列仪器使用的说法正确的是，规范的实验操作是实验成功的基础，下列做法不存在安全隐患的是，下列方法可行的是等内容，欢迎下载使用。
